JFIF图片

概述

图片存储格式之一，由 JPEG格式衍生而来，后缀为".jfif"。

JPEG本身只有描述如何将一个 图像转换为 字节的数据 串流（streaming），但并没有说明这些字节如何在任何特定的储存媒体上被封存起来。一个由独立JPEG小组（Independent JPEG Group）所建立的额外标准，称为JFIF（JPEG File Interchange Format，JPEG档案交换格式），详细说明如何从一个JPEG串流，产出一个适合于电脑储存和传输（像是在因特网上）的档案。当有人称呼一个"JPEG档案"，一般而言他是意指一个JFIF档案，或有时候是一个Exif JPEG档案。然而，也有其他以JPEG为基础的档案格式，像是JNG。

JPEG/JFIF是最普遍在 万维网（World Wide Web）上被用来储存和传输图片的格式。它并不适合于线条绘图（drawing）和其他文字或图示（iconic）的图形，因为它的 压缩方法用在这些图形的型态上，会得到不适当的结果（ PNG和 GIF格式通常是用来针对这种目的之图形；GIF每一像素只有8位元，并不很适合于用在彩色照片，PNG可以被用来无失真地储存照片，但是档案太大让它不适合在网页上放照片）。

对于JFIF的MIME媒体型态是image/ jpeg（定义在RFC 1341）。

2简介

微处理机中的数据存放顺序有 大端(big endian)小端(little endian) ^[1] 之分。 大端顺序是指高 字节数据存放在低地址处，低 字节数据存放在高地址处，而小端顺序是指低字节数据存放在内存低地址处，高字节数据存放在内存高地址处。例如， 十六进制数为A02B，按 大端顺序存放就是A02B，按小端顺序存放就是2BA0。摩托罗拉(Motorola)公司的 微处理器使用 大端顺序存放，而英特尔(Intel)公司的微处理器使用小端顺序。JPEG文件中的字节是按照 大端顺序排列的。

JPEG委员会在制定JPEG标准时，定义了许多标记(marker)用来区分和识别 图像数据及其相关信息，但笔者没有找到 JPEG委员会对JPEG文件交换格式的明确定义。直到1998年12月从分析网上具体的JPG 图像来看，使用比较广泛的还是JPEG文件交换格式( JPEG File Interchange Format，JFIF)版本号为1.02。这是1992年9月由在C-Cube Microsystems公司工作的Eric Hamilton提出的。此外还有TIFF JPEG等格式，但由于这种格式比较复杂，因此大多数应用程序都支持JFIF文件交换格式。

JPEG文件使用的颜色空间是YCbCr空间。在JFIF文件格式中， 图像样本的存放顺序是从左到右和从上到下。这就是说JFIF文件中的第一个 图像样本是图像左上角的样本。

3文件结构

JFIF 文件格式直接使用JPEG标准为应用程序定义的许多标记，因此JFIF格式成了事实上JPEG文件交换格式标准。JPEG的每个标记都是由2个 字节组成，其前一个字节是固定值0xFF。每个标记之前还可以添加数目不限的0xFF填充 字节(fill byte)。下面是其中的8个标记：

SOI 0xD8　 图像开始

APP0 0xE0　 JFIF应用数据块

APPn 0xE1 - 0xEF　 其他的应用 数据块(n, 1～15)

DQT 0xDB　 量化表

SOF0 0xC0　 帧开始

DHT 0xC4　 霍夫曼(Huffman)表

SOS 0xDA　 扫描线开始

EOI 0xD9　 图像结束

一般的JFIF文件由下面的9个部分组成：

(1) 图像开始SOI(Start of Image)标记 0h 2 字节 0xFFD8

(2) APP0标记(Marker) 0h 2 字节 0xFFE0

① APP0长度(length)（①~⑨九个字段的总长度）

2h 2 字节内容不定（①~⑨九个字段的总长度）

② 标识符(identifier)

4h 5 字节 0x4A46494600 即“JFIF0”

③ 版本号(version)

9h 2 字节 0x0102 JFIF的版本号目前基本上都是1.2

④ X和Y的密度单位(units=0：无单位；units=1：点数/英寸；units=2：点数/厘米)

bh 1 字节只有0，1，2三个值可选，其分别代表的意义如上]

⑤ X方向像素密度(X density)

ch 2 字节取值范围未知

⑥ Y方向像素密度(Y density)

eh 2 字节取值范围未知

⑦ 缩略图水平像素数目(thumbnail horizontal pixels)

10h 1 字节取值范围未知

⑧ 缩略图垂直像素数目(thumbnail vertical pixels)

11h 1 字节取值范围未知

⑨ 缩略图RGB 位图(thumbnail RGB bitmap)

12h 长度可能是3的倍数内容不定

本段（APP0）可以包含 图像的一个微缩版本，存为24位的RGB像素。如果没有微缩 图像（这种情况更常见），则⑦“缩略图水平像素数目”和⑧“缩略图垂直像素数目”的值均为0。

(3) APPn标记(Markers)

① APPn长度(length)（①②两个字段的总长度）

② 详细信息(application specific information)

对每个APP：

若为APPN（N=1～F（以16进制表示，N任选其中一个））

・ 标记： mh 2 字节 0xFFEN

・ 长度：(m+2)h 2 字节内容不定（设为n（10进制））（本字段与下一字段的总长度）

・ 详细信息： (m+4)h n－2 字节（即长度减2）内容不定

(4) 一个或者多个量化表DQT(Difine Quantization Table) 0h 2字节 0xFFDB

① 量化表长度(quantization table length)（①~②两个字段的总长度）

2h 2字节内容不定（①~②两个字段的总长度）

② 量化表(quantization table)

A. P/T(高四位：精度，低四位：表ID)

B. 表项

对每个量化表：

・ P/T(高四位：精度，低四位：表ID) mh 1 字节精度, 0 表示 8 bit, 1表示 16 bit；ID取值范围为0～3, 否则错误

・ 表项 (m+1)h (64×(精度+1)) 字节内容长，故略

(5) 帧 图像开始SOF0(Start of Frame)

0h 2字节 0xFF C0

① 帧开始长度(start of frame length) （①~⑥六个字段的总长度）

2h 2 字节内容不定（①~⑥六个字段的总长度）

② 精度(precision)，每个颜色分量每个像素的位数(bits per pixel per color component)

4h 1 字节每个样本位数, 通常是 8 (大多数软件不支持 12 和 16)

③ 图像高度(image height) 5h 2 字节内容不定（如果不支持 DNL 就必须 >0）

④ 图像宽度(image width) 7h 2 字节内容不定（如果不支持 DNL 就必须 >0）

⑤ 颜色分量数(number of color components)

9h 1 字节内容不定（灰度图是 1, YCbCr/YIQ 彩色图是 3, CMYK 彩色图是 4，我们这里讨论的JFIF使用的是YCbCr，故这里颜色分量数为3）

⑥ 对每个颜色分量(for each component)

A. ID

B. 垂直方向的样本因子(vertical sample factor)

C. 水平方向的样本因子(horizontal sample factor) B、C共占用1 字节，B占用低4位，C占用高4位）

D. 量化表号(quantization table#)

JFIF格式使用的是YCbCr所以有3个分量（这里特别要注意的是颜色分量的ID号是有含义的，1代表Y，2代表Cb，3代表Cr，4代表I，5代表Q）：

1) ID

ah 1 字节 0x01

（高四位）水平（低四位）垂直样本因子

bh 共1 字节 0x227

量化表号

ch 1 字节内容不定（本分量使用的量化表的ID号）

2) ID

dh 1 字节 0x02

（高四位）水平（低四位）垂直样本因子

eh 共1 字节 0x11J

量化表号

fh 1 字节内容不定（本分量使用的量化表的ID号）

3) ID

10h 1 字节 0x03

（高四位）水平（低四位）垂直样本因子

11h 共1 字节 0x11

量化表号

12h 1 字节内容不定（本分量使用的量化表的ID号）

(6) 一个或者多个霍夫曼表DHT(Difine Huffman Table)

0h 2字节 0xFF C4

① 霍夫曼表的长度(Huffman table length) （①~②两个字段的总长度）

2h 2字节内容不定（①~②两个字段的总长度）

② 对每个霍夫曼表(一般情况下，霍夫曼表不止一个，但是绝对不多于4个)

A. 表号

B. 类型：AC或者DC(其中0：DC表，1：AC表)；A、B共占用1 字节，A占用低4位，B占用高4位）

C. 长16个 字节的编码，其代码代数和为接下来的编码的长度

D. 内容编码

对每个霍夫曼表：

・（高四位）类型和（低四位）表号： mh 共1 字节内容不定（有四个可能：0x00表示第0个DC表，0x01表示第1个DC表，0x10表示第0个AC表，0x11表示第1个AC表）

・ 长16个 字节的编码： (m+1)h 16字节内容不定（设这16个字节上数据之和为n）

・ 内容编码： (m+17)h n 字节内容长，故略)

(7) 定义重新开始间隔DRI(Define Restart Interval)

（在没有DRI标记，或间隔为零时，就不存在重新开始间隔和重开始标记）

0h 2字节 0xFF DD

① 长度 2h 2字节 0x0004（①~②两个字段的总长度）

② MCU 块的单元中的重新开始间隔

4h 2 字节内容不定（设为n，则意思是说，每n个MCU块就有一个RSTn标记。第一个标记是RST0，然后是RST1等，RST7后再从RST0重复）

(8) 扫描开始SOS(Start of Scan)

0h 2字节 0xFF DA

① 扫描开始长度(start of scan length)

2h 2字节内容不定（①~③再加上④的A\B\C的总长度）

② 颜色分量数(number of color components)

4h 1 字节应该和⑸⑤的值相同（灰度图是1, YCbCr/YIQ 彩色图是3, CMYK 彩色图是4）

③ 每个颜色分量

A. ID

B. 交流系数表号(AC table #)

C. 直流系数表号(DC table #)

（B、C共占用1 字节，B：占用低4位，C：占用高4位）

由②得到这里的颜色分量数为3（这里的颜色分量的ID号的含义和⑸⑥的一样，1代表Y，2代表Cb，3代表Cr，4代表I，5代表Q）：

1） ID

5h 1 字节 0x01 （高四位）直流（低四位）交流数表号

6h 共1 字节 0x00

2） ID

7h 1 字节 0x027 （高四位）直流（低四位）交流数表号

8h 共1字节 0x11

3） ID

9h 1 字节 0x03 （高四位）直流（低四位）交流数表号

ah 共1字节 0x11

④ 压缩 图像数据(compressed image data)

A. 谱选择开始 bh 1 字节 0x00

B. 谱选择结束 ch 1 字节 0x3F

C. 两个4位字段，高位和低位的谱选择 dh 1 字节在基本JPEG中总为0x00

D. 数据 eh 长度不定内容长，故略

(9) 图像结束EOI(End of Image)

0h 2字节 0xFF D9